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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024075934
(43)【公開日】2024-06-05
(54)【発明の名称】複合体、複合体の製造方法、及び燃料電池
(51)【国際特許分類】
H01M 4/86 20060101AFI20240529BHJP
H01M 4/90 20060101ALI20240529BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20240529BHJP
【ＦＩ】
H01M4/86 M
H01M4/86 B
H01M4/90 M
H01M8/10 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022187213
(22)【出願日】2022-11-24
(71)【出願人】
【識別番号】000241500
【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000497
【氏名又は名称】弁理士法人グランダム特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大沼 明
【テーマコード（参考）】
5H018
5H126
【Ｆターム（参考）】
5H018AA06
5H018BB01
5H018BB12
5H018BB16
5H018EE02
5H018EE03
5H018EE05
5H126BB06
(57)【要約】
【課題】高性能な燃料電池を提供する。
【解決手段】金属触媒３が担持された導電体５と、高分子電解質７と、を備えた複合体１である。金属触媒が担持された導電体５には、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が存在している。
【選択図】図４
【解決手段】金属触媒３が担持された導電体５と、高分子電解質７と、を備えた複合体１である。金属触媒が担持された導電体５には、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が存在している。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属触媒が担持された導電体と、高分子電解質と、を備えた複合体であって、
前記金属触媒が担持された前記導電体には、前記高分子電解質によって被覆された被覆部と、前記高分子電解質によって被覆されていない非被覆部と、が存在している、複合体。
前記金属触媒が担持された前記導電体には、前記高分子電解質によって被覆された被覆部と、前記高分子電解質によって被覆されていない非被覆部と、が存在している、複合体。
【請求項2】
重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを含むモノマー群と、開始剤とを用いて溶媒中で重合反応を開始し、
重合反応の開始後、前記モノマー群の少なくとも１種が残留している前記溶媒中に、前記金属触媒が担持された前記導電体を投入し、重合反応を更に進めて得られる、請求項１に記載の複合体。
重合反応の開始後、前記モノマー群の少なくとも１種が残留している前記溶媒中に、前記金属触媒が担持された前記導電体を投入し、重合反応を更に進めて得られる、請求項１に記載の複合体。
【請求項3】
金属触媒が担持された導電体と、高分子電解質と、を備えた複合体の製造方法であって、
重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを含むモノマー群と、開始剤とを用いて溶媒中で重合反応を開始し、
重合反応の開始後、前記モノマー群の少なくとも１種が残留している前記溶媒中に、前記金属触媒が担持された前記導電体を投入し、重合反応を更に進めることで、
前記金属触媒が担持された前記導電体に、前記高分子電解質によって被覆された被覆部と、前記高分子電解質によって被覆されていない非被覆部と、を形成する複合体の製造方法。
重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを含むモノマー群と、開始剤とを用いて溶媒中で重合反応を開始し、
重合反応の開始後、前記モノマー群の少なくとも１種が残留している前記溶媒中に、前記金属触媒が担持された前記導電体を投入し、重合反応を更に進めることで、
前記金属触媒が担持された前記導電体に、前記高分子電解質によって被覆された被覆部と、前記高分子電解質によって被覆されていない非被覆部と、を形成する複合体の製造方法。
【請求項4】
請求項１又は２に記載の複合体を備える、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、複合体、複合体の製造方法、及び燃料電池に関する。
【背景技術】
【0002】
燃料電池（固体高分子形燃料電池）のアイオノマー（高分子電解質）としてパーフルオロアルキルスルホン酸系ポリマー（ナフィオン（登録商標））が知られている。ナフィオンは、その合成原料が高い。また、ナフィオンは、複雑な製造工程を経る。よって、ナフィオンは、非常に高価という問題点がある。
また、金属触媒を担持した導電体（例えば、白金（Ｐｔ）担持カーボン）が高分子電解質で覆われた複合体では、高分子電解質によってＰｔ等へのガスの拡散が低下することが知られている。よって、燃料電池の性能向上のためには、導電体上における高分子電解質の分布を制御することが重要である。
これまでに新たな高分子電解質を用いた複合体が種々検討されている。例えば特許文献１では、ポリフェニレンエーテルを主鎖とする炭化水素系高分子電解質が提案されている。
また、金属触媒を担持した導電体（例えば、白金（Ｐｔ）担持カーボン）が高分子電解質で覆われた複合体では、高分子電解質によってＰｔ等へのガスの拡散が低下することが知られている。よって、燃料電池の性能向上のためには、導電体上における高分子電解質の分布を制御することが重要である。
これまでに新たな高分子電解質を用いた複合体が種々検討されている。例えば特許文献１では、ポリフェニレンエーテルを主鎖とする炭化水素系高分子電解質が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－５４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献１では、金属触媒を担持した導電体上における高分子電解質の分布を制御できておらず、燃料電池に用いた場合に、必ずしも十分な性能を得ることはできなかった。
本開示は、導電体上における高分子電解質の分布を制御し、高性能な燃料電池を提供することを目的とする。
本開示は、導電体上における高分子電解質の分布を制御し、高性能な燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の手段を以下に示す。
［１］金属触媒が担持された導電体と、高分子電解質と、を備えた複合体であって、
前記金属触媒が担持された前記導電体には、前記高分子電解質によって被覆された被覆部と、前記高分子電解質によって被覆されていない非被覆部と、が存在している、複合体。
［１］金属触媒が担持された導電体と、高分子電解質と、を備えた複合体であって、
前記金属触媒が担持された前記導電体には、前記高分子電解質によって被覆された被覆部と、前記高分子電解質によって被覆されていない非被覆部と、が存在している、複合体。
【発明の効果】
【0006】
本開示の複合体は、導電体上における高分子電解質の分布が制御されているので、この複合体を用いると高性能な燃料電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本開示の複合体の一例を説明する模式図である。
【図2】従来の複合体の一例を説明する模式図である。
【図3】燃料電池（固体高分子形燃料電池）の一例の模式図である。
【図4】実施例の複合体のＴＥＭ像である。
【図5】酸素還元反応（ＯＲＲ）の活性を比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
ここで、本開示の他の例を示す。
［２］
重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを含むモノマー群と、開始剤とを用いて溶媒中で重合反応を開始し、
重合反応の開始後、前記モノマー群の少なくとも１種が残留している前記溶媒中に、前記金属触媒が担持された前記導電体を投入し、重合反応を更に進めて得られる、［１］に記載の複合体。
［３］
金属触媒が担持された導電体と、高分子電解質と、を備えた複合体の製造方法であって、
重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを含むモノマー群と、開始剤とを用いて溶媒中で重合反応を開始し、
重合反応の開始後、前記モノマー群の少なくとも１種が残留している前記溶媒中に、前記金属触媒が担持された前記導電体を投入し、重合反応を更に進めることで、
前記金属触媒が担持された前記導電体に、前記高分子電解質によって被覆された被覆部と、前記高分子電解質によって被覆されていない非被覆部と、を形成する複合体の製造方法。
［４］
［１］又は［２］に記載の複合体を備える、燃料電池。
［２］
重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを含むモノマー群と、開始剤とを用いて溶媒中で重合反応を開始し、
重合反応の開始後、前記モノマー群の少なくとも１種が残留している前記溶媒中に、前記金属触媒が担持された前記導電体を投入し、重合反応を更に進めて得られる、［１］に記載の複合体。
［３］
金属触媒が担持された導電体と、高分子電解質と、を備えた複合体の製造方法であって、
重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを含むモノマー群と、開始剤とを用いて溶媒中で重合反応を開始し、
重合反応の開始後、前記モノマー群の少なくとも１種が残留している前記溶媒中に、前記金属触媒が担持された前記導電体を投入し、重合反応を更に進めることで、
前記金属触媒が担持された前記導電体に、前記高分子電解質によって被覆された被覆部と、前記高分子電解質によって被覆されていない非被覆部と、を形成する複合体の製造方法。
［４］
［１］又は［２］に記載の複合体を備える、燃料電池。
【0009】
以下、本開示を詳しく説明する。尚、数値範囲について「－」を用いた記載では、特に断りがない限り、下限値及び上限値を含むものとする。例えば、「１０－２０」という記載では、下限値である「１０」、上限値である「２０」のいずれも含むものとする。すなわち、「１０－２０」は、「１０以上２０以下」と同じ意味である。
【0010】
１．複合体１
本開示の複合体１は、金属触媒３が担持された導電体５と、高分子電解質７と、を備える。金属触媒３が担持された導電体５には、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が存在している。被覆部９では、金属触媒３が高分子電解質７に覆われている。他方、非被覆部１１では、金属触媒３が高分子電解質７に覆われていない。非被覆部１１では、金属触媒３が高分子電解質７に覆われていないから、ガスの拡散がよい。また、非被覆部１１では、金属触媒３が高分子電解質７に覆われていないから、触媒被毒が小さい。
本開示の複合体１は、金属触媒３が担持された導電体５と、高分子電解質７と、を備える。金属触媒３が担持された導電体５には、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が存在している。被覆部９では、金属触媒３が高分子電解質７に覆われている。他方、非被覆部１１では、金属触媒３が高分子電解質７に覆われていない。非被覆部１１では、金属触媒３が高分子電解質７に覆われていないから、ガスの拡散がよい。また、非被覆部１１では、金属触媒３が高分子電解質７に覆われていないから、触媒被毒が小さい。
【0011】
（１）金属触媒３
金属触媒３（触媒粒子）としては、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、オスミウムの白金族元素の他、鉄、鉛、金、銀、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、インジウム、カドミウム、亜鉛、タングステン、タンタル、銅、コバルト、ニッケル、クロム、鉄、バナジウム、マンガン、イットリウム、テクネチウム、ガリウム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、レニウム、アルミニウム、チタン等の金属又はこれらの合金等が使用できる。触媒の粒径は、特に限定されない。触媒の粒径は、触媒の活性の向上、触媒の安定性の観点から、０．３ｎｍ以上３０ｎｍ以下が好ましく、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下がより好ましい。触媒が、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、イリジウム（Ｉｒ）、及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選択される少なくとも１種の貴金属を含むと、電極反応性に優れ、電極反応を効率よく安定して行うことができる。
触媒の粒径は、例えば、次の方法で求めることができる。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により触媒を観察する。ＴＥＭ写真を用紙にプリントアウトし、触媒（黒い円形の像）を球形とみなして、触媒の端から端までを直径とみなして、合計３００粒子を数視野（３視野－５視野）の画像から無作為に測定する。３００個数えた直径の平均を粒径とする。
金属触媒３（触媒粒子）としては、白金、パラジウム、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、オスミウムの白金族元素の他、鉄、鉛、金、銀、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、インジウム、カドミウム、亜鉛、タングステン、タンタル、銅、コバルト、ニッケル、クロム、鉄、バナジウム、マンガン、イットリウム、テクネチウム、ガリウム、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、レニウム、アルミニウム、チタン等の金属又はこれらの合金等が使用できる。触媒の粒径は、特に限定されない。触媒の粒径は、触媒の活性の向上、触媒の安定性の観点から、０．３ｎｍ以上３０ｎｍ以下が好ましく、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下がより好ましい。触媒が、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、イリジウム（Ｉｒ）、及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選択される少なくとも１種の貴金属を含むと、電極反応性に優れ、電極反応を効率よく安定して行うことができる。
触媒の粒径は、例えば、次の方法で求めることができる。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により触媒を観察する。ＴＥＭ写真を用紙にプリントアウトし、触媒（黒い円形の像）を球形とみなして、触媒の端から端までを直径とみなして、合計３００粒子を数視野（３視野－５視野）の画像から無作為に測定する。３００個数えた直径の平均を粒径とする。
【0012】
（２）導電体５
導電体５は、金属触媒３を担持する電子伝導性の物質（触媒担持粒子）である。導電体５は、特に限定されない。導電体５として、カーボン粒子が好ましく用いられる。カーボン粒子の種類は、限定されない。カーボン粒子として、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、黒鉛、活性炭、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレン等が好適に用いられる。カーボン粒子の粒径は、特に限定されない。カーボン粒子の粒径は、良好な電子伝導パスの形成の観点、触媒層のガス拡散性確保の観点から、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましい。
導電体５の粒径は、例えば、次の方法で求めることができる。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により導電体５を観察する。ＴＥＭ写真を用紙にプリントアウトし、導電体５を球形とみなして、導電体５の端から端までを直径とみなして、合計３００粒子を数視野（３視野－５視野）の画像から無作為に測定する。３００個数えた直径の平均を粒径とする。
導電体５は、金属触媒３を担持する電子伝導性の物質（触媒担持粒子）である。導電体５は、特に限定されない。導電体５として、カーボン粒子が好ましく用いられる。カーボン粒子の種類は、限定されない。カーボン粒子として、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、黒鉛、活性炭、カーボンファイバー、カーボンナノチューブ、フラーレン等が好適に用いられる。カーボン粒子の粒径は、特に限定されない。カーボン粒子の粒径は、良好な電子伝導パスの形成の観点、触媒層のガス拡散性確保の観点から、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましく、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下がより好ましい。
導電体５の粒径は、例えば、次の方法で求めることができる。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により導電体５を観察する。ＴＥＭ写真を用紙にプリントアウトし、導電体５を球形とみなして、導電体５の端から端までを直径とみなして、合計３００粒子を数視野（３視野－５視野）の画像から無作為に測定する。３００個数えた直径の平均を粒径とする。
【0013】
（３）高分子電解質７
高分子電解質７は、プロトン伝導性を有する。高分子電解質７を構成する重合体は特に限定されない。
高分子電解質７を構成する重合体として、重合性基を有する化合物Ａに由来する繰り返し単位と、イオン性モノマーに由来する繰り返し単位と、複数の重合性基を有する化合物Ｂに由来する繰り返し単位と、を含有する重合体を好適に例示することができる。
本明細書において、「重合性基を有する化合物Ａ」とは、単一の重合性基を有する化合物のことを指し、後述する「複数の重合性基を有する化合物Ｂ（架橋性モノマー）」を除外する概念である。
重合性基を有する化合物Ａとしては、例えば、スチレン、ｔ－ブチルスチレン、α－メチルスチレン、β－メチルスチレン、ｐ－メチルスチレン、Ｎ，Ｎ－ジメチル－ｐ－アミノエチルスチレン、Ｎ，Ｎ－ジエチル－ｐ－アミノエチルスチレン、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等が挙げられる。コストの観点から、スチレンが好ましい。重合性基を有する化合物Ａは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を用いてもよい。
イオン性モノマーとしては、例えば、スルホン酸ナトリウム基を有するビニルモノマー、アミノ基を有するビニルモノマー等が挙げられる。スルホン酸ナトリウム基を有するビニルモノマーとしては、例えば、４－スチレンスルホン酸ナトリウム、２－スルホエチルメタクリレートナトリウム、β－スチレンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。コストの観点から、４－スチレンスルホン酸ナトリウムが好ましい。イオン性モノマーは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を用いてもよい。
複数の重合性基を有する化合物Ｂは、架橋性モノマーとして機能する。複数の重合性基を有する化合物Ｂとしては、例えばジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、１，３－ブチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、アリルメタクリレート等が挙げられる。コストの観点から、ジビニルベンゼンが好ましい。複数の重合性基を有する化合物Ｂは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を用いてもよい。
高分子電解質７を構成する重合体中に含まれる各繰り返し単位の含有割合は特に限定されない。
高分子電解質７は、プロトン伝導性を有する。高分子電解質７を構成する重合体は特に限定されない。
高分子電解質７を構成する重合体として、重合性基を有する化合物Ａに由来する繰り返し単位と、イオン性モノマーに由来する繰り返し単位と、複数の重合性基を有する化合物Ｂに由来する繰り返し単位と、を含有する重合体を好適に例示することができる。
本明細書において、「重合性基を有する化合物Ａ」とは、単一の重合性基を有する化合物のことを指し、後述する「複数の重合性基を有する化合物Ｂ（架橋性モノマー）」を除外する概念である。
重合性基を有する化合物Ａとしては、例えば、スチレン、ｔ－ブチルスチレン、α－メチルスチレン、β－メチルスチレン、ｐ－メチルスチレン、Ｎ，Ｎ－ジメチル－ｐ－アミノエチルスチレン、Ｎ，Ｎ－ジエチル－ｐ－アミノエチルスチレン、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等が挙げられる。コストの観点から、スチレンが好ましい。重合性基を有する化合物Ａは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を用いてもよい。
イオン性モノマーとしては、例えば、スルホン酸ナトリウム基を有するビニルモノマー、アミノ基を有するビニルモノマー等が挙げられる。スルホン酸ナトリウム基を有するビニルモノマーとしては、例えば、４－スチレンスルホン酸ナトリウム、２－スルホエチルメタクリレートナトリウム、β－スチレンスルホン酸ナトリウム等が挙げられる。コストの観点から、４－スチレンスルホン酸ナトリウムが好ましい。イオン性モノマーは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を用いてもよい。
複数の重合性基を有する化合物Ｂは、架橋性モノマーとして機能する。複数の重合性基を有する化合物Ｂとしては、例えばジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、１，３－ブチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、アリルメタクリレート等が挙げられる。コストの観点から、ジビニルベンゼンが好ましい。複数の重合性基を有する化合物Ｂは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を用いてもよい。
高分子電解質７を構成する重合体中に含まれる各繰り返し単位の含有割合は特に限定されない。
【0014】
２．複合体１の製造方法
複合体１の製造方法は、特に限定されない。以下、好ましい製造方法を記載する。この製造方法を用いると、高性能な複合体１が得られる。
好ましい製造方法では、重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを含むモノマー群と、開始剤とを用いて溶媒中で重合反応を開始する。
重合反応の開始後、モノマー群の少なくとも１種が残留している溶媒中に、金属触媒３が担持された導電体５を投入し、重合反応を更に進める。この製造方法によって、金属触媒３が担持された導電体５には、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が形成される。
複合体１の製造方法は、特に限定されない。以下、好ましい製造方法を記載する。この製造方法を用いると、高性能な複合体１が得られる。
好ましい製造方法では、重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを含むモノマー群と、開始剤とを用いて溶媒中で重合反応を開始する。
重合反応の開始後、モノマー群の少なくとも１種が残留している溶媒中に、金属触媒３が担持された導電体５を投入し、重合反応を更に進める。この製造方法によって、金属触媒３が担持された導電体５には、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が形成される。
【0015】
（１）モノマー群
モノマー群には、重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂが含まれる。「重合性基を有する化合物Ａ」、「イオン性モノマー」、「複数の重合性基を有する化合物Ｂ」については、「１．複合体１」の欄における説明をそのまま適用し、その記載は省略する。すなわち、「１．複合体１」の項目で説明した「重合性基を有する化合物Ａ」、「イオン性モノマー」、「複数の重合性基を有する化合物Ｂ」をそのまま適用する。
各モノマー（重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、複数の重合性基を有する化合物Ｂ）の使用量は、使用するモノマーの種類、使用する開始剤の種類、開始剤の量、重合温度、重合濃度等の重合条件等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。
モノマー群には、重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂが含まれる。「重合性基を有する化合物Ａ」、「イオン性モノマー」、「複数の重合性基を有する化合物Ｂ」については、「１．複合体１」の欄における説明をそのまま適用し、その記載は省略する。すなわち、「１．複合体１」の項目で説明した「重合性基を有する化合物Ａ」、「イオン性モノマー」、「複数の重合性基を有する化合物Ｂ」をそのまま適用する。
各モノマー（重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、複数の重合性基を有する化合物Ｂ）の使用量は、使用するモノマーの種類、使用する開始剤の種類、開始剤の量、重合温度、重合濃度等の重合条件等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。
【0016】
（２）開始剤
開始剤（重合開始剤）
開始剤は、ラジカル、アニオン又はカチオンを発生する等して重合開始可能なものであれば特に限定されない。開始剤として、例えば、過酸化物、アゾ化合物が好適に例示される。開始剤は、重合温度、溶媒、モノマーの種類等に応じて、適宜選択できる。
開始剤のうち過酸化物としては、例えば、過硫酸カリウム、ｔ－ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ペルオキシ酢酸ｔ－ブチル、ペルオキシ安息香酸ｔ－ブチル、ペルオキシオクタン酸ｔ－ブチル、ペルオキシネオデカン酸ｔ－ブチル、ペルオキシイソ酪酸ｔ－ブチル、過酸化ラウロイル、ペルオキシピバリン酸ｔ－アミル、ペルオキシピバリン酸ｔ－ブチル、過酸化ジクミル、過酸化ベンゾイル、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。
開始剤（重合開始剤）
開始剤は、ラジカル、アニオン又はカチオンを発生する等して重合開始可能なものであれば特に限定されない。開始剤として、例えば、過酸化物、アゾ化合物が好適に例示される。開始剤は、重合温度、溶媒、モノマーの種類等に応じて、適宜選択できる。
開始剤のうち過酸化物としては、例えば、過硫酸カリウム、ｔ－ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ペルオキシ酢酸ｔ－ブチル、ペルオキシ安息香酸ｔ－ブチル、ペルオキシオクタン酸ｔ－ブチル、ペルオキシネオデカン酸ｔ－ブチル、ペルオキシイソ酪酸ｔ－ブチル、過酸化ラウロイル、ペルオキシピバリン酸ｔ－アミル、ペルオキシピバリン酸ｔ－ブチル、過酸化ジクミル、過酸化ベンゾイル、過硫酸アンモニウム等が挙げられる。
【0017】
アゾ化合物としては、２，２’－アゾビス（イソブチロニトリル）、２，２’－アゾビス（４－メトキシ－２，４－ジメチルバレロニトリル）、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）、ジメチル２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオネート）、２，２’－アゾビス（２－メチルブチロニトリル）、１，１’－アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、２，２’－アゾビス［Ｎ－（２－プロペニル）－２－メチルプロピオンアミド］、２，２’－アゾビス［Ｎ－ブチル－２－メチルプロピオンアミド］などの油溶性アゾ化合物；２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］二塩酸塩、２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］二硫酸塩二水和物、２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオンアミド）二水和物、２，２’－アゾビス［Ｎ－（２－カルボキシエチル）－２－メチルプロピオンアミド）四水和物、２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］、２，２’－アゾビス［２－メチル－Ｎ－（２－ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］、２，２’－アゾビス［１－イミノ－１－ピロリジノ－２－メチルプロパン］二塩酸塩などの水溶性アゾ化合物等が挙げられる。開始剤は単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【0018】
開始剤の使用量は、使用するモノマーの種類、モノマーの量、使用する開始剤の種類、重合温度、重合濃度等の重合条件等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。
【0019】
（３）溶媒
溶媒は、特に限定されない。溶媒には、モノマーを溶解可能な溶媒が少なくとも含まれることが好ましい。そのような溶媒としては、アルコール、水、ケトン、及び、エーテルからなる群より選択される少なくとも１種を好適に使用できる。
アルコールとしては、炭素数１－５のアルコールが好適に用いられる。炭素数１－５のアルコールとしては、エタノール、メタノール、１－プロパノ―ル、２－プロパノ―ル、イソプロピルアルコール、１－ブタノール、２－ブタノール、ｔ－ブチルアルコール、１－ペンタノール、及び、３－ペンタノールからなる群より選択される少なくとも１種を好適に使用できる。これらの中でも、環境負荷を低減する観点から、エタノールを用いることが好ましい。
ケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、ペンタノン、メチルイソブチルケトン、へプタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、アセトニルアセトン、ジイソブチルケトンが好適に例示される。
エーテルとしては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、アニソール、メトキシトルエン、ジブチルエーテルが好適に例示される。
溶媒としては、上記に記載された以外に、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチルピロリドン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジアセトンアルコール、１－メトキシ－２－プロパノール等の極性溶剤も使用できる。
溶媒は、２種以上を混合して用いても、単独で用いてもよい。高分子電解質の分布制御を容易にする観点から、有機溶媒と水とを混合した混合溶媒が好ましい。有機溶媒と水の混合溶媒を用いる場合には、有機溶媒の量と、水の量の割合は特に限定されない。有機溶媒と水の混合比率（体積比）は、高分子電解質の分布制御を容易にする観点から、有機溶媒：水で、１：１０００－１０００：１が好ましく、１：１００－１００：１がより好ましく、１：１０―１０：１が更に好ましい。
溶媒の量は、特に限定されない。溶媒の量は、高分子電解質の分布制御を容易にする観点から、例えば、モノマーの総量１００質量部に対して、１０質量部以上５００００００質量部以下が好ましく、１００質量部以上５０００００質量部以下がより好ましく、１０００質量部以上５００００質量部以下が更に好ましい。
溶媒は、特に限定されない。溶媒には、モノマーを溶解可能な溶媒が少なくとも含まれることが好ましい。そのような溶媒としては、アルコール、水、ケトン、及び、エーテルからなる群より選択される少なくとも１種を好適に使用できる。
アルコールとしては、炭素数１－５のアルコールが好適に用いられる。炭素数１－５のアルコールとしては、エタノール、メタノール、１－プロパノ―ル、２－プロパノ―ル、イソプロピルアルコール、１－ブタノール、２－ブタノール、ｔ－ブチルアルコール、１－ペンタノール、及び、３－ペンタノールからなる群より選択される少なくとも１種を好適に使用できる。これらの中でも、環境負荷を低減する観点から、エタノールを用いることが好ましい。
ケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、ペンタノン、メチルイソブチルケトン、へプタノン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、アセトニルアセトン、ジイソブチルケトンが好適に例示される。
エーテルとしては、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、アニソール、メトキシトルエン、ジブチルエーテルが好適に例示される。
溶媒としては、上記に記載された以外に、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ－メチルピロリドン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジアセトンアルコール、１－メトキシ－２－プロパノール等の極性溶剤も使用できる。
溶媒は、２種以上を混合して用いても、単独で用いてもよい。高分子電解質の分布制御を容易にする観点から、有機溶媒と水とを混合した混合溶媒が好ましい。有機溶媒と水の混合溶媒を用いる場合には、有機溶媒の量と、水の量の割合は特に限定されない。有機溶媒と水の混合比率（体積比）は、高分子電解質の分布制御を容易にする観点から、有機溶媒：水で、１：１０００－１０００：１が好ましく、１：１００－１００：１がより好ましく、１：１０―１０：１が更に好ましい。
溶媒の量は、特に限定されない。溶媒の量は、高分子電解質の分布制御を容易にする観点から、例えば、モノマーの総量１００質量部に対して、１０質量部以上５００００００質量部以下が好ましく、１００質量部以上５０００００質量部以下がより好ましく、１０００質量部以上５００００質量部以下が更に好ましい。
【0020】
（４）重合温度
重合温度は、特に限定されない。重合温度は、開始剤の種類、モノマーの種類、開始剤の量、モノマーの量、重合濃度等の重合条件等に応じて適宜設定される。開始剤として過酸化物を用いた場合には、例えば４０℃以上１００℃以下の重合温度で好適な重合反応が進行する。
重合温度は、特に限定されない。重合温度は、開始剤の種類、モノマーの種類、開始剤の量、モノマーの量、重合濃度等の重合条件等に応じて適宜設定される。開始剤として過酸化物を用いた場合には、例えば４０℃以上１００℃以下の重合温度で好適な重合反応が進行する。
【0021】
（５）金属触媒３が担持された導電体５
「金属触媒３が担持された導電体５」については、「１．複合体１」の欄における説明をそのまま適用し、その記載は省略する。すなわち、「１．複合体１」の項目で説明した「（１）金属触媒３」、「導電体５」をそのまま適用する。
本開示の製造方法において投入される金属触媒３が担持された導電体５の量は、特に限定されない。金属触媒３が担持された導電体５の量は、高分子電解質の分布制御を容易にする観点から、例えば、モノマーの総量１００質量部に対して、０．００１質量部以上５００００質量部以下が好ましく、０．０１質量部以上５０００質量部以下がより好ましく、０．１質量部以上５００質量部以下が更に好ましい。
「金属触媒３が担持された導電体５」については、「１．複合体１」の欄における説明をそのまま適用し、その記載は省略する。すなわち、「１．複合体１」の項目で説明した「（１）金属触媒３」、「導電体５」をそのまま適用する。
本開示の製造方法において投入される金属触媒３が担持された導電体５の量は、特に限定されない。金属触媒３が担持された導電体５の量は、高分子電解質の分布制御を容易にする観点から、例えば、モノマーの総量１００質量部に対して、０．００１質量部以上５００００質量部以下が好ましく、０．０１質量部以上５０００質量部以下がより好ましく、０．１質量部以上５００質量部以下が更に好ましい。
【0022】
（６）重合反応の開始
反応容器中に、モノマー（重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを含むモノマー群から選ばれる少なくとも１種）及び開始剤を入れ、昇温することにより重合を開始できる。
重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを溶媒に入れるタイミングは特に限定されない。重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂをそれぞれ別々に投入してもよいし、これらのうちの１種を加えた後に２種を加えてもよいし、これらのうちの２種を加えた後に１種を加えてもよいし、３種を同時に投入してもよい。
反応容器中に、モノマー（重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを含むモノマー群から選ばれる少なくとも１種）及び開始剤を入れ、昇温することにより重合を開始できる。
重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂを溶媒に入れるタイミングは特に限定されない。重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、及び複数の重合性基を有する化合物Ｂをそれぞれ別々に投入してもよいし、これらのうちの１種を加えた後に２種を加えてもよいし、これらのうちの２種を加えた後に１種を加えてもよいし、３種を同時に投入してもよい。
【0023】
（７）金属触媒３が担持された導電体５の投入及び更なる重合反応
本開示の複合体１の製造方法では、重合反応の開始後、モノマー群の少なくとも１種が残留している溶媒中に、金属触媒３が担持された導電体５を投入し、重合反応を更に進める。ここで、モノマー群の少なくとも１種とは、重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、複数の重合性基を有する化合物Ｂの内の少なくとも１種である。モノマー群の少なくとも１種が残留しているとは、言い換えれば、重合反応の途中を意味する。重合反応の途中では、重合体は比較的短く、丸まっていない状態であると考えられる。すなわち、鎖状のオリゴマーのような状態で存在すると推測される。この状態において、金属触媒３が担持された導電体５が溶媒中に存在すると、鎖状のオリゴマーのような重合体が、金属触媒３が担持された導電体５に吸着すると考えられる。そして、鎖状のオリゴマーのような重合体に対して、溶媒中に残存するモノマーが反応することで、重合体が成長していき、高分子電解質７となると考えられる。本開示の製造方法によれば、上述の鎖状のオリゴマーのような重合体が、金属触媒３が担持された導電体５に吸着し、この重合体が成長する過程を経ることで、導電体５には、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が形成すると推測される。
モノマー群の少なくとも１種が残留している溶媒中に、金属触媒３が担持された導電体５を投入するタイミングは、特に限定されない。このタイミングは、例えば重合開始から１０秒経過後から１時間経過後を採用することができる。
金属触媒３が担持された導電体５が投入された後の更なる重合反応の反応時間は特に限定されない。反応時間は、例えば１分以上２００時間以内である。
本開示の複合体１の製造方法では、重合反応の開始後、モノマー群の少なくとも１種が残留している溶媒中に、金属触媒３が担持された導電体５を投入し、重合反応を更に進める。ここで、モノマー群の少なくとも１種とは、重合性基を有する化合物Ａ、イオン性モノマー、複数の重合性基を有する化合物Ｂの内の少なくとも１種である。モノマー群の少なくとも１種が残留しているとは、言い換えれば、重合反応の途中を意味する。重合反応の途中では、重合体は比較的短く、丸まっていない状態であると考えられる。すなわち、鎖状のオリゴマーのような状態で存在すると推測される。この状態において、金属触媒３が担持された導電体５が溶媒中に存在すると、鎖状のオリゴマーのような重合体が、金属触媒３が担持された導電体５に吸着すると考えられる。そして、鎖状のオリゴマーのような重合体に対して、溶媒中に残存するモノマーが反応することで、重合体が成長していき、高分子電解質７となると考えられる。本開示の製造方法によれば、上述の鎖状のオリゴマーのような重合体が、金属触媒３が担持された導電体５に吸着し、この重合体が成長する過程を経ることで、導電体５には、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が形成すると推測される。
モノマー群の少なくとも１種が残留している溶媒中に、金属触媒３が担持された導電体５を投入するタイミングは、特に限定されない。このタイミングは、例えば重合開始から１０秒経過後から１時間経過後を採用することができる。
金属触媒３が担持された導電体５が投入された後の更なる重合反応の反応時間は特に限定されない。反応時間は、例えば１分以上２００時間以内である。
【0024】
（８）重合反応後の処理
重合反応後に後処理をしてもよい。例えば、導電体５を洗浄してもよい。洗浄には、例えば炭素数１－５のアルコール、水を使用してもよい。「炭素数１－５のアルコール」については、「１．複合体１」の欄における説明をそのまま適用し、その記載は省略する。すなわち、「１．複合体１」の項目で説明した「炭素数１－５のアルコール」の説明をそのまま適用する。
重合反応後に後処理をしてもよい。例えば、導電体５を洗浄してもよい。洗浄には、例えば炭素数１－５のアルコール、水を使用してもよい。「炭素数１－５のアルコール」については、「１．複合体１」の欄における説明をそのまま適用し、その記載は省略する。すなわち、「１．複合体１」の項目で説明した「炭素数１－５のアルコール」の説明をそのまま適用する。
【0025】
３．燃料電池１０
燃料電池１０は、複合体１を備える。燃料電池１０としては、例えば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、りん酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）、アルカリ電解質形燃料電池（ＡＦＣ）、直接形燃料電池（ＤＦＣ）を挙げることができる。本開示の燃料電池１０は、金属触媒３が担持された導電体５には、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が存在しているから、ガスの拡散がよく、高性能である。
燃料電池１０の構成例について説明する。この燃料電池１０は、好適例たる固体高分子形燃料電池である。図３に示すように、燃料電池１０は、電解質膜たる固体高分子電解質膜１２を備えている。固体高分子電解質膜１２は例えば、パーフルオロスルホン酸樹脂から構成されている。固体高分子電解質膜１２の両側には、これを挟むようにアノード電極１４、カソード電極１６が設けられている。固体高分子電解質膜１２と、これを挟む一対のアノード電極１４、カソード電極１６とにより、膜電極接合体１８が構成される。
燃料電池１０は、複合体１を備える。燃料電池１０としては、例えば、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）、りん酸形燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ）、アルカリ電解質形燃料電池（ＡＦＣ）、直接形燃料電池（ＤＦＣ）を挙げることができる。本開示の燃料電池１０は、金属触媒３が担持された導電体５には、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が存在しているから、ガスの拡散がよく、高性能である。
燃料電池１０の構成例について説明する。この燃料電池１０は、好適例たる固体高分子形燃料電池である。図３に示すように、燃料電池１０は、電解質膜たる固体高分子電解質膜１２を備えている。固体高分子電解質膜１２は例えば、パーフルオロスルホン酸樹脂から構成されている。固体高分子電解質膜１２の両側には、これを挟むようにアノード電極１４、カソード電極１６が設けられている。固体高分子電解質膜１２と、これを挟む一対のアノード電極１４、カソード電極１６とにより、膜電極接合体１８が構成される。
【0026】
アノード電極１４の外側には、ガス拡散層２０が設けられている。ガス拡散層２０は、カーボンペーパー、カーボンクロス、金属多孔体等の多孔質材から構成され、セパレータ２２側から供給されたガスをアノード電極１４に均一に拡散させる機能を有する。同様に、カソード電極１６の外側には、ガス拡散層２４が設けられている。ガス拡散層２４は、セパレータ２６側から供給されたガスをカソード電極１６に均一に拡散させる機能を有する。本図においては、上記のように構成された膜電極接合体１８、ガス拡散層２０，２４、セパレータ２２，２６を１組のみ示したが、実際の燃料電池１０は、膜電極接合体１８、ガス拡散層２０，２４がセパレータ２２，２６を介して複数積層されたスタック構造を有している場合もある。
【実施例0027】
１．実施例の複合体１の作製
実施例の複合体１の製造方法を説明する。
まず、４－スチレンスルホン酸ナトリウム（ＮａＳＳ，１１ｍｇ）、過硫酸カリウム（ＫＰＳ，９８ｍｇ）、エタノール（３３．０ｍＬ）、水（Ｍｉｌｌｉ－Ｑ水（登録商標），９．０ｍＬ）を混合した。
この混合物を７０℃に加熱した。そして、スチレン及びジビニルベンゼン（ＤＶＢ）の混合物（０．４ｍＬ、９９：１、ｗｔ／ｗｔ）を添加した。
その２分後にＰｔ担持カーボン（ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ、田中貴金属（株））の水分散液（６．０ｍＬ、Ｐｔ担持カーボン１．５ｍｇ含有）を更に添加し８分間、更に７０℃にて反応させた。
この液を室温まで自然に冷却後、エタノール及び水（Ｍｉｌｌｉ－Ｑ水（登録商標）で洗浄して複合体１を得た。
実施例の複合体１の製造方法を説明する。
まず、４－スチレンスルホン酸ナトリウム（ＮａＳＳ，１１ｍｇ）、過硫酸カリウム（ＫＰＳ，９８ｍｇ）、エタノール（３３．０ｍＬ）、水（Ｍｉｌｌｉ－Ｑ水（登録商標），９．０ｍＬ）を混合した。
この混合物を７０℃に加熱した。そして、スチレン及びジビニルベンゼン（ＤＶＢ）の混合物（０．４ｍＬ、９９：１、ｗｔ／ｗｔ）を添加した。
その２分後にＰｔ担持カーボン（ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ、田中貴金属（株））の水分散液（６．０ｍＬ、Ｐｔ担持カーボン１．５ｍｇ含有）を更に添加し８分間、更に７０℃にて反応させた。
この液を室温まで自然に冷却後、エタノール及び水（Ｍｉｌｌｉ－Ｑ水（登録商標）で洗浄して複合体１を得た。
【0028】
２．複合体１の評価
（１）透過型電子顕微鏡による評価
複合体１の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像を図４に示す。複合体１には、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が存在していた。
（１）透過型電子顕微鏡による評価
複合体１の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像を図４に示す。複合体１には、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が存在していた。
【0029】
（２）酸素還元反応（ＯＲＲ）の質量活性及び面積比活性
図５は、酸素飽和した０．１Ｍ ＨＣｌＯ４水溶液（３０℃）中で測定した酸素還元反応（ＯＲＲ）の質量活性及び面積比活性の結果を示している。比較対象は、Ｐｔ担持カーボン（ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ、田中貴金属（株））の表面をナフィオンで覆った従来の複合体１とした。
まず、質量活性（図５左図）について説明する。質量活性は、従来の複合体１に比べて、実施例の複合体１が約１．８倍高いことが分かった。
次に、面積比活性（図５右図）について説明する。面積比活性は、従来の複合体１に比べて、実施例の複合体１が約４．１倍高いことが分かった。
図５は、酸素飽和した０．１Ｍ ＨＣｌＯ４水溶液（３０℃）中で測定した酸素還元反応（ＯＲＲ）の質量活性及び面積比活性の結果を示している。比較対象は、Ｐｔ担持カーボン（ＴＥＣ１０Ｅ５０Ｅ、田中貴金属（株））の表面をナフィオンで覆った従来の複合体１とした。
まず、質量活性（図５左図）について説明する。質量活性は、従来の複合体１に比べて、実施例の複合体１が約１．８倍高いことが分かった。
次に、面積比活性（図５右図）について説明する。面積比活性は、従来の複合体１に比べて、実施例の複合体１が約４．１倍高いことが分かった。
【0030】
（３）考察及び実施例の効果
実施例の複合体１では、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が存在しており、質量活性及び面積比活性が高くなっている。
実施例の複合体１における高分子電解質７は、ナフィオンと比べて、原料が安く、しかも簡易な製造方法によって調製できる。また、従来例では、ナフィオンが導電体５の表面を被覆しているが、実施例では高分子電解質７が導電体５の一部を被覆していないので、高分子電解質７の使用量を少なくできる。よって、実施例の複合体１における高分子電解質７は、例えばナフィオンと比べて１０００分の１以下のコストとなる。従って、実施例の複合体１は、安価に製造できる。しかも、実施例の複合体１は、ナフィオン等の高価な高分子電解質７を用いた従来の複合体１よりも高性能であるため、貴金属の使用量も削減でき、この観点からもコストの低減を期待できる。
また、実施例の複合体１は、ジクロロメタン等の有機溶媒を使用していないため、環境負荷が少ない。
また、従来は、高分子電解質７の合成後に、高分子電解質７と導電体５とを混合する混合工程を設けて複合体１を製造しているが、本開示の製造方法では、混合工程は不要となるのでコスト等に有利である。また、従来の混合工程では、導電体５における高分子電解質７の分布状態を制御できない。本開示の製造方法では、導電体５における高分子電解質７の分布状態を制御して、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、を形成する。複合体１において、高分子電解質７によって被覆された被覆部９では、プロトン（Ｈ＋）の移動性が担保され、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１では、金属触媒３へのガスの拡散性が担保される。よって、この製造方法で製造された複合体１を用いると高性能な燃料電池１０を提供できる。
また、本開示の複合体１は、ナフィオン等を用いた従来の複合体１よりも高性能であるため、結果として、貴金属の使用量も削減でき、この観点からもコストの低減を期待できる。
実施例の複合体１では、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、が存在しており、質量活性及び面積比活性が高くなっている。
実施例の複合体１における高分子電解質７は、ナフィオンと比べて、原料が安く、しかも簡易な製造方法によって調製できる。また、従来例では、ナフィオンが導電体５の表面を被覆しているが、実施例では高分子電解質７が導電体５の一部を被覆していないので、高分子電解質７の使用量を少なくできる。よって、実施例の複合体１における高分子電解質７は、例えばナフィオンと比べて１０００分の１以下のコストとなる。従って、実施例の複合体１は、安価に製造できる。しかも、実施例の複合体１は、ナフィオン等の高価な高分子電解質７を用いた従来の複合体１よりも高性能であるため、貴金属の使用量も削減でき、この観点からもコストの低減を期待できる。
また、実施例の複合体１は、ジクロロメタン等の有機溶媒を使用していないため、環境負荷が少ない。
また、従来は、高分子電解質７の合成後に、高分子電解質７と導電体５とを混合する混合工程を設けて複合体１を製造しているが、本開示の製造方法では、混合工程は不要となるのでコスト等に有利である。また、従来の混合工程では、導電体５における高分子電解質７の分布状態を制御できない。本開示の製造方法では、導電体５における高分子電解質７の分布状態を制御して、高分子電解質７によって被覆された被覆部９と、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１と、を形成する。複合体１において、高分子電解質７によって被覆された被覆部９では、プロトン（Ｈ＋）の移動性が担保され、高分子電解質７によって被覆されていない非被覆部１１では、金属触媒３へのガスの拡散性が担保される。よって、この製造方法で製造された複合体１を用いると高性能な燃料電池１０を提供できる。
また、本開示の複合体１は、ナフィオン等を用いた従来の複合体１よりも高性能であるため、結果として、貴金属の使用量も削減でき、この観点からもコストの低減を期待できる。
【0031】
前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本開示を限定するものと解釈されるものではない。本開示を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本開示の記述及び図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的及び例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本開示の範囲又は本質から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本開示の詳述に特定の構造、材料及び実施例を参照したが、本開示をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本開示は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。
【0032】
本開示は上記で詳述した実施形態に限定されず、請求項に示した範囲で様々な変形又は変更が可能である。
【符号の説明】
【0033】
１ …複合体
３ …金属触媒
５ …導電体
７ …高分子電解質
９ …被覆部
１０…燃料電池
１１…非被覆部
１２…固体高分子電解質膜
１４…アノード電極
１６…カソード電極
１８…膜電極接合体
２０…ガス拡散層
２２…セパレータ
２４…ガス拡散層
２６…セパレータ
３ …金属触媒
５ …導電体
７ …高分子電解質
９ …被覆部
１０…燃料電池
１１…非被覆部
１２…固体高分子電解質膜
１４…アノード電極
１６…カソード電極
１８…膜電極接合体
２０…ガス拡散層
２２…セパレータ
２４…ガス拡散層
２６…セパレータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】